CN106450691B - 低频辐射单元、天线及多频共用天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低频辐射单元，包括两对偶极子及与四个偶极子连接的四对馈电巴伦，每个偶极子包括一对辐射臂，每个辐射臂包括相互连接的第一端和第二端，每对所述馈电巴伦包括两个对称且不平行的支撑柱，所述支撑柱包括与第一端连接的垂直段、沿辐射臂方向倾斜向上延伸的折线段及连接于垂直段、折线段之间的过渡段。通过将馈电巴伦设于偶极子的垂直方向的正下方，没有占用低频辐射单元的内部空间，能更好实现多频共用天线；此外，馈电巴伦分为垂直段、过渡段和折线段，降低了巴伦的垂直高度，从而降低低频辐射单元的剖面高度，节约天线成本和天线所占空间，有利于实现天线的小型化。此外，还涉及一种采用该低频辐射单元的天线及一种多频共用天线。

Description

低频辐射单元、天线及多频共用天线

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其涉及一种低频辐射单元、天线及多频共用天线。

背景技术

随着通信行业的发展，在当前2G、3G和4G网络共存的大环境下，多频天线的需求越来越多，对性能指标的要求也越来越高，兼容2G、3G及4G则成为了多频天线技术发展的潮流及必然趋势。此外为了优化资源配置，节省站址和天馈资源，低剖面、小型化的多频天线能更好地满足市场需求。

现有技术中为了节约站址，2G低频基站天线多与3G或4G高频基站天线嵌套，为了实现两种频段的基站天线的总体辐射性能较佳的目的，采取专利号CN201134512Y的方案，如图1所示，包括两对极化正交的偶极子1、2、3、4，四个偶极子围成圆形，每个偶极子对应连接一个巴伦5a、5b、5c、5d。以偶极子1为例，偶极子由两个单元臂11a、11b构成，巴伦由两根平衡支撑柱组成，两个单元臂的一端与两根平衡支撑柱的上端分别相连，两根平衡支撑柱的下端设置于底座上，两根平衡支撑柱与底座水平面呈30～60度的夹角，两根平衡支撑柱相互平行，四个巴伦的下端均连接在环形底座上。以上方案中，辐射单元的内部空间被四个巴伦占用，浪费了空间，导致单个高频辐射天线单元只能嵌套在低频辐射天线单元内的中间底座上，限制多频共用天线的灵活性。

另外，如图2所示，在专利CN103311675A的方案中，馈电巴伦与反射板垂直相连。虽然此方案中天线辐射单元的内部空间没有被巴伦占用，但是由于巴伦垂直反射板的设计，导致巴伦长度为0.2～0.3个工作波长，相应地，该天线的高度大约也为0.2～0.3个工作波长，因此，天线需要较高的天线罩，天线所占空间大，不利于天线的小型化，天线成本也较高。

因此，提供一种能使低频基站天线既实现低剖面，又节约天线内部空间，从而更灵活嵌套高频天线的低频辐射单元，则是现有技术中急需解决的问题。

发明内容

本发明的第一目的旨在提供一种降低辐射单元剖面高度、并且其内空间不被占用的低频辐射单元；

本发明的第二目的旨在提供一种采用该低频辐射单元的天线阵列；

本发明的第三目的旨在提供一种采用该低频辐射单元的多频共用天线。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种低频辐射单元，可安装于金属反射板上，包括两对极化正交的偶极子及与四个偶极子一一对应连接的四对馈电巴伦，每个偶极子包括一对对称且相互分离的辐射臂，每个辐射臂包括平行于金属反射板的第一端和与第一端连接的第二端，每对所述馈电巴伦包括两个对称且不平行的支撑柱，所述支撑柱包括与辐射臂第一端垂直连接的垂直段、用于将馈电巴伦安装到金属反射板上并沿辐射臂方向倾斜向上延伸的折线段及连接于垂直段、折线段之间的过渡段。

优选地，四个偶极子在金属反射板上的投影为一中心对称的多边形或圆形，并且所述巴伦中的支撑柱在金属板上的投影与偶极子的对应辐射臂重合。

优选地，所述每对馈电巴伦的两个支撑柱呈“八”字形对称。

所述折线段与金属反射板的夹角为30～60度。

优选地，每个所述馈电巴伦的长度为0.2～0.3个波长。

优选地，每个所述馈电巴伦的垂直高度为0.1～0.2个工作波长。

优选地，同一极化方向的两个偶极子的间距为0.4～0.6个工作波长。

优选地，所述辐射臂的第二端朝向金属反射板垂直折弯。

一种天线，包括金属反射板及至少两个上述的低频辐射单元，所述低频辐射单元设于所述金属反射板上。

一种多频共用天线，包括金属反射板、均设于金属反射板上的多个高频辐射单元和至少两个上述的低频辐射单元，所述低频辐射单元中嵌设有至少一个高频辐射单元。

所述每个低频辐射单元中嵌入四个所述高频辐射单元。

多个所述高频辐射单元在金属反射板上以多个阵列的方式排布。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

本发明提供的低频辐射单元中，馈电巴伦设于偶极子的垂直方向的正下方，没有占用低频辐射单元的内部空间，能更灵活在低频辐射单元内嵌套多个高频辐射单元，从而更好实现多频共用天线；另外，巴伦分为垂直段、弯曲段和折线段，降低了巴伦的垂直高度，从而降低低频辐射单元的剖面高度，节约天线成本和天线所占空间，实现低剖面的小型化基站天线。综上，本发明提供的低频辐射单元体积较小、结构简单，适合批量生产。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有技术的一种低频辐射单元的结构示意图；

图2为现有技术中另一种低频辐射单元的结构示意图；

图3为本发明的低频辐射单元安装在金属反射板上的立体图；

图4为图3所示低频辐射单元的另一角度的立体图；

图5为图3所示低频辐射单元的俯视图；

图6为本发明中采用图3所示的低频辐射单元的天线的立体图；

图7为本发明中采用图3所示的低频辐射单元的多频共用天线的立体图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提供了一种低频辐射单元及采用该低频辐射单元的天线及多频共用天线，如图3-图7所示，下面结合附图对本发明进行详细介绍。

图3-图5共同展示了本发明的低频辐射单元20,可安装于金属反射板10上，用于发射和接收通讯信号。所述低频辐射单元20包括两对极化正交的偶极子1、2、3、4，以及位于所述偶极子垂直方向正下方的四对馈电巴伦12、22、32、42，所述馈电巴伦用于与外部馈电网络连接而为偶极子馈电。

如图3所示，所述偶极子1、2、3和4形状大小相同，且偶极子1和偶极子3正交于偶极子2和偶极子4，形成+/-45度两个正交的极化。换言之，所述偶极子1和偶极子3用于发射和接收一个极化方向的信号，偶极子2和偶极子4用于发射和接收另一个极化方向的信号。

具体地，以偶极子1为例，其具有一对对称且相互分离的辐射臂11a、11b。并且每个辐射臂均具有平行于金属反射板10的第一端和与第一端连接的第二端，并且第二端朝金属反射板垂直折弯。

同理地，偶极子2具有辐射臂21a、21b，偶极子3具有辐射臂31a、31b，偶极子4具有辐射臂41a、41b，并且相应具有其第一端和第二端。

所述四对馈电巴伦12、22、32、42一一对应与四个所述偶极子一一对应连接。以所述馈电巴伦12为例，其设于偶极子1的正下方，并且其与偶极子在金属反射板上的投影重合或大致重合。同理地，馈电巴伦22、32、42分别设于偶极子2、3、4的正下方，在金属反射板上的投影与偶极子的投影重合或大致重合。

由于馈电巴伦设于偶极子的正下方，不占用低频辐射单元内部的空间，因而低频辐射单元内可以嵌入不限于一个高频辐射单元，有利于天线的多频共体设计。

请结合图4，每个所述馈电巴伦包括用于将所述偶极子安装到金属反射板上的支撑柱。以一对馈电巴伦12为例，其包含一对对称且不平行的支撑柱12a、12b。所述支撑柱12a包括与所述偶极子1辐射臂11第一端垂直连接的垂直段12a1、用于将馈电巴伦安装到金属反射板10的折线段12a3，以及连接在垂直段12a1和折线段12a3之间的过渡段12a2，并且所述折线段12a3从所述金属反射板10沿偶极子辐射臂11a方向向上倾斜延伸。

对应的，巴伦22包括22a和22b，22a包括22a1、22a2和22a3，22b包括22b1、22b2和22b3；巴伦32包括32a和32b，32a包括32a1、32a2和32a3，32b包括32b1、32b2和32b3；巴伦42包括42a和42b，42a包括42a1、42a2和42a3，42b包括42b1、42b2和42b3；巴伦12、22、32和42的结构相同，故在此不再赘述以上结构特征。

由于将馈电巴伦的支撑柱设置成向上倾斜的折线段、过渡段及垂直段三段形式，可以在满足馈电和支撑要求的前提下，降低馈电巴伦的高度，进而降低整个低频辐射单元的高度，实现低频辐射单元的低剖面设计。相比于现有的低频辐射单元的馈电巴伦高度为0.2～0.3个工作波长，本发明的馈电巴伦的高度只有0.1～0.2个工作波长，大大降低了其高度，使得本发明的低频辐射单元整体高度也只有0.1～0.2个工作波长，有利于天线的小型化设计。

请结合图5，偶极子1、2、3、4在金属反射板10上的投影形成一中心对称的四边形，其中，辐射臂11a与辐射臂11b构成一直角，同理地，辐射臂21a与辐射臂21b、辐射臂31a与辐射臂31b、辐射臂41a与辐射臂41b构成另外三个直角；且所述辐射臂11a与辐射臂41a构成所述四边形的一条边，同理地，辐射臂11b与辐射臂21a、辐射臂21b与辐射臂31a、辐射臂31b与八单元臂41b构成另外三条边。

偶极子1与偶极子3平行设置，即辐射臂11b与辐射臂31b平行，辐射臂11a与辐射臂31a平行，同理地，偶极子2和偶极子4平行设置，即辐射臂21a与辐射臂41a平行，辐射臂21b与辐射臂41b平行。其中，偶极子1与3的间距大约为0.4～0.6个工作波长，偶极子2与4的间距大约为0.4～0.6个工作波长。

在其他实施方式中，四个偶极子1、2、3、4在金属反射板10上的投影形成一圆形图案或其他多边形图案。

优选地，每对馈电巴伦的两个支撑柱的两个折线段呈“八”字形对称。每个馈电巴伦的长度为0.2～0.3个工作波长。

综上所述，本发明提供的低频辐射单元中，馈电巴伦设置于偶极子单元臂的正下方，不占用低频辐射单元的内部空间；且其馈电巴伦中的支撑柱分为垂直段、过渡段、折线段，有效降低了馈电巴伦的垂直高度，从而降低了低频辐射单元的高度，因此，本发明中的低频辐射单元具有小型化、结构简单，适合批量生产的特点。

如图6所示，本发明还公开了一种采用上述低频辐射单元20的天线(未标号),包括至少两个低频辐射单元20以及金属反射板10，所述低频辐射单元20线性排列在金属反射板10上。

如图7所示，本发明还涉及一种采用低频辐射单元20的多频共用天线(未标号)，包括金属反射板10、至少两个上述低频辐射单元20、多个高频辐射单元30，所述低频辐射单元20和高频辐射单元30均设于金属反射板上。

优选地，所述多个高频辐射单元30以多个阵列的方式进行排列。

进一步地，所述低频辐射单元20中嵌入至少一个高频辐射单元30。在本实施方式中，每个低频辐射单元中嵌入四个所述高频辐射单元30。

由于采用上述低频辐射单元20，本发明的多频共用天线具有体积小、成本低的特点。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低频辐射单元，安装于金属反射板上，包括两对极化正交的偶极子及与四个偶极子一一对应连接的四对馈电巴伦，每个偶极子包括一对对称且相互分离的辐射臂，其特征在于，每个辐射臂包括平行于金属反射板的第一端和与第一端连接的第二端，每对所述馈电巴伦包括两个相互分离、对称且不平行的支撑柱，所述支撑柱包括与所述第一端垂直连接的垂直段、用于将馈电巴伦安装到金属反射板上并沿辐射臂方向倾斜向上延伸的折线段及连接于垂直段、折线段之间的过渡段，所述过渡段呈圆弧状设置；所述馈电巴伦中的支撑柱在金属反射板上的投影与偶极子的对应辐射臂重合；所述每对馈电巴伦的两个支撑柱呈“八”字形对称；所述折线段与金属反射板的夹角为30～60度。

2.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，四个偶极子在金属反射板上的投影为一中心对称的多边形或圆形。

3.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，每个所述馈电巴伦的长度为0.2～0.3个工作波长。

4.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，每个所述馈电巴伦的垂直高度为0.1～0.2个工作波长。

5.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，同一极化方向的两个偶极子的间距为0.4～0.6个工作波长。

6.根据权利要求1所述的低频辐射单元，其特征在于，所述辐射臂的第二端朝向金属反射板垂直折弯。

7.一种天线，其特征在于，包括金属反射板及至少两个如权利要求1至6中任意一项所述的低频辐射单元，所述低频辐射单元设于所述金属反射板上。

8.一种多频共用天线，其特征在于，包括金属反射板、均设于金属反射板上的多个高频辐射单元和至少两个如权利要求1～6中任意一项所述的低频辐射单元，所述低频辐射单元中嵌设有至少一个高频辐射单元。

9.根据权利要求8所述的多频共用天线，其特征在于，每个所述低频辐射单元中嵌入四个所述高频辐射单元。

10.根据权利要求8所述的多频共用天线，其特征在于，多个所述高频辐射单元在金属反射板上以多个阵列的方式排布。

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